基于UL標(biāo)準(zhǔn)的電暖器常見問題與分析

馬振輝

（霍華德伯格貿(mào)易（無錫）有限公司 無錫 214000）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和我國(guó)參與全球化程度的不斷加深，目前，我國(guó)已成為電暖器的生產(chǎn)和出口大國(guó)，尤其對(duì)美國(guó)市場(chǎng)，根據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)查詢顯示[1]，2021年中國(guó)出口電暖器數(shù)量為12 108.72萬臺(tái)，其中出口美國(guó)數(shù)量為3 405.92萬臺(tái)，出口美國(guó)的份額占據(jù)28.13 %。近5年來，中國(guó)出口美國(guó)的電取暖器數(shù)量，趨于穩(wěn)步增長(zhǎng)（詳見表1），相比2017年，2021年的出口數(shù)量增加了45.87 %。

表1 2017～2021年，中國(guó)出口美國(guó)市場(chǎng)電暖器數(shù)量/萬臺(tái)

電暖器在給消費(fèi)者帶來溫暖舒適的同時(shí)，因其功率高，電流負(fù)載大，溫度高等，具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，如電擊，過熱等等。

由于電暖器產(chǎn)品的技術(shù)壁壘相對(duì)較低，競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，國(guó)內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，技術(shù)水平，質(zhì)量管控能力，員工的素質(zhì)等方面，良莠不齊。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)過程中，由于企業(yè)自身對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解不足，或未有效的進(jìn)行生產(chǎn)過程管控等因素，一些問題仍然時(shí)有發(fā)生，從而影響產(chǎn)品的正常使用和消費(fèi)者的人身安全，引起客訴，甚至產(chǎn)品召回等風(fēng)險(xiǎn)。謝耀華[2]，金嘉麟[3]，鐘文裕[4]等人研究了電暖器在GB 4706標(biāo)準(zhǔn)下常見的安規(guī)問題。而出口到美國(guó)的家用可移動(dòng)式電暖器，采取的是UL標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)此方面，相關(guān)的研究較少，本文將以UL安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和客訴的角度，對(duì)電暖器常見的質(zhì)量問題進(jìn)行表述并分析原因，希望對(duì)國(guó)內(nèi)的出口企業(yè)有所幫助。

1 UL標(biāo)準(zhǔn)

在美國(guó)市場(chǎng)，針對(duì)不同的產(chǎn)品類型，家用電暖器使用的標(biāo)準(zhǔn)有UL 1278[5]和UL 2021[6]，本文將以最常用的UL 1278為例進(jìn)行分析。

UL 1278：《移動(dòng)式及掛墻式或掛天花板式室內(nèi)電暖器》。

UL 2021：《固定式和位置專用的室內(nèi)電暖器》。

2 常見問題及原因分析

UL 1278對(duì)電暖器的評(píng)估測(cè)試項(xiàng)目主要包括結(jié)構(gòu)和元件、性能測(cè)試、標(biāo)識(shí)標(biāo)貼、生產(chǎn)過程的測(cè)試等幾個(gè)方面，根據(jù)產(chǎn)品的不同，可能涉及到數(shù)十個(gè)評(píng)估測(cè)試項(xiàng)，要求比較多。根據(jù)測(cè)試檢驗(yàn)和客訴反饋，常見的產(chǎn)品問題點(diǎn)主要有：標(biāo)識(shí)標(biāo)貼、對(duì)觸及帶電部件的防護(hù)、輸入功率、電氣強(qiáng)度等。

2.1 標(biāo)識(shí)標(biāo)貼

清晰明確的標(biāo)識(shí)標(biāo)貼，尤其是警告語(yǔ)，便于消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的理解和使用，在一定程度上可以減少安全風(fēng)險(xiǎn)。UL 1278中第67～69章節(jié)，對(duì)電暖器的銘牌和警告語(yǔ)標(biāo)識(shí)，說明書內(nèi)容等均有明確的規(guī)定。常見的標(biāo)識(shí)標(biāo)貼問題主要有如下情形：

1）缺少必要的警告語(yǔ)信息。例如，UL 1278標(biāo)識(shí)部分67.14條款，對(duì)于常用的可移動(dòng)式非輻射類電暖器，應(yīng)完整標(biāo)明：CAUTION - High temperature, keep electrical cords, drapery, and other furnishings at least 3 feet（0.9 m）from the front of the heater and away from the side and rear. WARNING - Risk of Hyperthermia.

2）標(biāo)貼信息使用錯(cuò)誤，常見的有電源線警告貼混用錯(cuò)誤。UL 1278 69.2和69.3條款，對(duì)發(fā)光輻射式的電暖器和非發(fā)光輻射式電暖器的電源線警告貼，定義了不同的警告語(yǔ)內(nèi)容。

3）警告語(yǔ)的字體大小不符合要求。適當(dāng)大小的字體，是標(biāo)識(shí)或警告語(yǔ)等信息能夠有效傳達(dá)給消費(fèi)者的手段。UL 1278定義了產(chǎn)品機(jī)身標(biāo)貼字體的最小要求，不小于1/8 inch（2.4 mm）。電源線貼紙和說明書中的警告語(yǔ)的字體大小也有所要求。

4）警告語(yǔ)的位置粘貼不當(dāng)。例如，電源線的線貼，要求永久地粘貼在距離插頭6 inches（152 mm）之內(nèi)的電源線上。

對(duì)于上述問題點(diǎn)，主要是由于部分廠家由于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解不到位或者是未有效地進(jìn)行生產(chǎn)管控，在貼紙?jiān)O(shè)計(jì)或者生產(chǎn)粘貼過程中，未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 對(duì)觸及帶電部件的防護(hù)

為了確保消費(fèi)者的安全，在正常使用時(shí)避免接觸到電暖器的帶電部件而受到電擊風(fēng)險(xiǎn)，UL 1278標(biāo)準(zhǔn)，8.4條款的要求，對(duì)于開口尺寸小于1 inch（25.4 mm），使用專用的鉸接試驗(yàn)指通過開孔，不能觸及帶電部件。

在電暖器開發(fā)過程中，常見的缺陷為試驗(yàn)指通過散熱格柵觸及導(dǎo)電發(fā)熱元件（如發(fā)熱絲或PTC發(fā)熱元件），如圖1所示。原因多為研發(fā)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)了解不足，設(shè)計(jì)時(shí)，散熱開口尺寸過大。一般地，出美國(guó)的產(chǎn)品都需要通過UL或者Intertek等機(jī)構(gòu)的認(rèn)證測(cè)試，在認(rèn)證測(cè)試過程中，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題，通常都能得以發(fā)現(xiàn)，并改進(jìn)規(guī)避。但是在生產(chǎn)過程中，仍存在測(cè)試不通過的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為所采用的電熱元件的防護(hù)材料（如網(wǎng)罩，格柵等），強(qiáng)度或者剛度不足，在試驗(yàn)指1 lb（4.4 N）的測(cè)試壓力下變形，觸及內(nèi)部帶電部件。

圖1 UL試驗(yàn)指觸及PTC發(fā)熱元件

2.3 輸入功率

根據(jù)UL 1278 條款38.1的要求，電暖器的實(shí)際輸入功率應(yīng)不超過額定功率的105 %。如果實(shí)際輸入功率比額定功率過大，可能使得電暖器的供電系統(tǒng)電流過載，從而發(fā)生線路發(fā)熱，甚至火災(zāi)等安全事故。如果實(shí)際輸入功率比額定功率過小，則達(dá)不到預(yù)計(jì)取暖效果，常引起客訴。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，一般采取額定功率的（-10 %，+5 %）范圍進(jìn)行要求。

一般地，以電阻發(fā)熱絲為發(fā)熱元件的電暖器，由于發(fā)熱絲的電阻值與長(zhǎng)度是成正比的關(guān)系，在生產(chǎn)過程中，通過控制發(fā)熱絲的長(zhǎng)度，輸入功率就能得到很好的管控。但是對(duì)于以PTC陶瓷為發(fā)熱元件的電暖器，往往出現(xiàn)輸入功率超差的現(xiàn)象。常見的不合格原因，主要有如下兩種情況。

1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。PTC電暖器使用的電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定時(shí)或者風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速允許偏差較大時(shí)，出現(xiàn)風(fēng)速過大或者過小，導(dǎo)致功率超差。

PTC陶瓷發(fā)熱體，具有隨溫度變化，電阻值變化的特性（即PTC效應(yīng)）。只有運(yùn)行一段時(shí)間后，PTC發(fā)熱體的輸入功率與出風(fēng)散熱的效率一致時(shí)，輸入功率才穩(wěn)定在一定的數(shù)值。姜敏琰[7]等人的試驗(yàn)研究顯示，PTC發(fā)熱器的功率與風(fēng)量呈正相關(guān)的關(guān)系，即風(fēng)量越大，功率越大，反之越小。因此，為保證PTC電暖器的功率符合要求，需要加強(qiáng)電機(jī)的管控，確保電機(jī)轉(zhuǎn)速和產(chǎn)生的風(fēng)量的穩(wěn)定性。

2）PTC材料的影響。不同的PTC材料，成分配方有所不同，對(duì)應(yīng)的阻-溫特性也不盡相同。在其他條件不變時(shí)，更換不同的PTC材料，將導(dǎo)致功率的變化。為保證供應(yīng)的連續(xù)性，一般工廠都有多個(gè)PTC發(fā)熱體供應(yīng)商。因此，在切換PTC發(fā)熱體時(shí)，工廠應(yīng)關(guān)注PTC在產(chǎn)品上的適配性，以避免整機(jī)產(chǎn)品功率超差。

2.4 電氣強(qiáng)度

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)，又稱耐壓測(cè)試。電器在正常使用過程中，絕緣結(jié)構(gòu)既要承受電網(wǎng)的額定電壓長(zhǎng)期作用，又要經(jīng)受電路中可能發(fā)生的各種過電壓和短時(shí)沖擊電壓。通過耐壓測(cè)試，模擬產(chǎn)品遭到高電壓時(shí)，其絕緣強(qiáng)度是否能承受，而不至于絕緣擊穿危及人身安全。同時(shí)，生產(chǎn)上，常采用電氣強(qiáng)度測(cè)試檢驗(yàn)裝配不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻臋C(jī)械性絕緣防護(hù)損傷。UL 1278條款48.1和61.1要求電暖器應(yīng)能夠承載1 min 1 000 V電壓而不擊穿。

1）部分生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)人員，可能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解不足，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，尤其是外殼上可觸及表面與內(nèi)部帶電部件之間未進(jìn)行充分隔離，導(dǎo)致帶電部件與可接觸的表面電氣間隙不足，造成電氣擊穿。

2）電暖器產(chǎn)品內(nèi)部零部件較多，一般內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較緊湊，在生產(chǎn)過程中，如果工藝不合理，比如：內(nèi)部帶電部件觸碰到金屬或注塑件毛刺、銳邊；緊固螺絲打破內(nèi)部導(dǎo)線的絕緣皮；內(nèi)部導(dǎo)線接觸到運(yùn)動(dòng)部件（如金屬風(fēng)葉）等情形，造成帶電部件與殼體之間形成的電氣間隙不足，從而導(dǎo)致?lián)舸?，甚至接觸金屬殼體，造成消費(fèi)者觸電風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)上述不同的失效情形，在設(shè)計(jì)上，應(yīng)增加絕緣間隙，保證絕緣的充分性。在生產(chǎn)過程中，通過修改模具，調(diào)整工藝消除或減少注塑銳邊披鋒，沖壓件的銳邊毛刺等。同時(shí)，合理布線，消除或降低導(dǎo)線絕緣破損的幾率，必要時(shí)，增加導(dǎo)線護(hù)套進(jìn)行防護(hù)。

2.5 內(nèi)部元器件及其之間的連接

電暖器所使用的電氣零部件較多，零部件的可靠性和彼此之間的連接的有效性對(duì)電暖器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行有著重要影響。如果存在連接不暢，表現(xiàn)為電暖器不通電，無法工作，或者產(chǎn)品工作一段時(shí)間后，無法繼續(xù)工作。這也是常見的客訴問題之一。

造成這一現(xiàn)象的原因，主要是零部件或者零部件之間的連接，存在開路或者接觸不良等情形。對(duì)于開路，工廠流水線運(yùn)行測(cè)試時(shí)，均能容易地發(fā)現(xiàn)。但對(duì)于接觸不良，多數(shù)具有一定的隱蔽性，通過流水線的短時(shí)在線測(cè)試，難以發(fā)現(xiàn)，以常見的限溫器和插件連接為例。

1）限溫器

限溫器是一種以雙金屬為感溫元件以防止過熱為目的的溫度敏感限制器。正常工作時(shí)，處于常閉狀態(tài)。在產(chǎn)品發(fā)生異常導(dǎo)致溫度升高時(shí)，雙金屬片感溫達(dá)到動(dòng)作溫度值，斷開電路。如果限溫器的接觸電阻較大，自身發(fā)熱嚴(yán)重，即使在沒有外界異常高溫時(shí)，產(chǎn)品運(yùn)行一段時(shí)間，限溫器也會(huì)斷開，產(chǎn)品不工作。

造成限溫器接觸電阻大的原因：①限溫器自身缺陷，如觸點(diǎn)接觸面積小，動(dòng)靜觸點(diǎn)壓力小，觸點(diǎn)表面有氧化物。②加工或者存儲(chǔ)不當(dāng)，造成觸點(diǎn)表面臟污。③二次加工過程中（如限溫器與導(dǎo)線鉚接），操作不當(dāng)，導(dǎo)致金屬片變形，從而影響觸頭的接觸性，甚至導(dǎo)致零點(diǎn)漂移。因此，在限溫器的來料、存儲(chǔ)和加工過程中，應(yīng)有針對(duì)性的檢測(cè)和防護(hù)。

2）接插件的連接

插接件連接，即插簧（母端子）和插片（公端子）的連接，是電暖器中常用的一種連接方式。公端子和母端子接觸不良時(shí)，接觸電阻較大，在電暖器通電工作時(shí)，端子接觸面上就會(huì)發(fā)熱，隨著熱量的積聚，溫度不斷上升，接觸面表面氧化燒蝕，使得電阻率更大，接觸電阻相應(yīng)也變得更大，導(dǎo)致發(fā)熱更加嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)。最終由于溫度過高，導(dǎo)致插件端子熔斷或者因熱應(yīng)力過大而裂開（如圖2所示），從而產(chǎn)品不工作。這就是消費(fèi)者常反饋的工作一段時(shí)間后，產(chǎn)品不工作的原因之一。

圖2 接插件端子接觸不良導(dǎo)致的斷裂失效

接插件的性能的好壞關(guān)鍵在于其接觸電阻，是否具有穩(wěn)定的較低值。插簧和插片的接觸電阻的大小，與二者的材料的電阻率，材料的硬度，簧片收口與插片的接觸面積，接觸壓力等因素有關(guān)。對(duì)于接插件材質(zhì)規(guī)格一定時(shí)，一般通過插拔力（插入力和拔出力）的大小來評(píng)定接插件連接的效果：插拔力越大，接觸電阻越小，達(dá)到一定數(shù)值后，趨于平緩[8]。但是，過大的接觸壓力會(huì)造成插件不易插入進(jìn)行裝配，對(duì)生產(chǎn)操作造成了一定的難度。因此，接插件選型時(shí)，應(yīng)選擇合適的接觸壓力。

2.6 殼體塑料的阻燃性

電暖器具有發(fā)熱量大，電流大等特點(diǎn)，產(chǎn)品異常過熱或異常放電產(chǎn)生的火花會(huì)導(dǎo)致塑料殼體熔化，燃燒，引起火災(zāi)。阻燃性高的塑料不易被引燃，或具有自熄性，在著火時(shí)不容易蔓延到周圍的部件，從而降低了火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)性。根據(jù)UL 1278 7.10和7.11條款的要求，非金屬殼體要求達(dá)到UL 94 V-0的阻燃等級(jí)。在檢驗(yàn)過程中，阻燃等級(jí)不通過的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。造成阻燃等級(jí)不通過的影響因素主要有如下幾個(gè)方面。

1）阻燃劑的選型和配比。針對(duì)不同的殼體塑料，應(yīng)根據(jù)阻燃劑與殼體塑料的熱分解溫度和加工注塑溫度的匹配性，以及阻燃劑與塑料的相容性，選取相應(yīng)的阻燃體系的阻燃劑。阻燃劑的用量對(duì)阻燃性能有著重要的影響，在保證阻燃等級(jí)的前提下，綜合考慮阻燃劑對(duì)塑料的力學(xué)性能的影響等因素，選擇適當(dāng)?shù)挠昧颗浞健?/p>

2）塑料殼體的厚度。塑料材質(zhì)一定時(shí)，厚度是影響阻燃等級(jí)的因素，沒有厚度的UL阻燃等級(jí)是沒有意義的。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮材料V-0阻燃等級(jí)要求的最小厚度。

3）適當(dāng)?shù)臏y(cè)試管控手段。部分工廠由于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解不透徹或設(shè)備不足，沒有使用符合UL 94的燃燒試驗(yàn)箱，因而對(duì)塑料殼體的阻燃性能管控不足。對(duì)于不具備測(cè)試條件的，建議送到專業(yè)的檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行送樣測(cè)試。

2.7 零部件與認(rèn)證報(bào)告的相符性

電暖器的UL認(rèn)證或ETL認(rèn)證，在美國(guó)雖然不是強(qiáng)制要求的，但是市場(chǎng)對(duì)認(rèn)證標(biāo)識(shí)非常認(rèn)可，基本等同于強(qiáng)制性，客人普遍對(duì)此有要求。由于零部件和產(chǎn)品的質(zhì)量息息相關(guān)，為規(guī)范產(chǎn)品的符合性，以ETL報(bào)告為例，報(bào)告中列舉了電暖器的核心零部件等信息。在檢驗(yàn)過程中，存在部分關(guān)鍵零部件與認(rèn)證報(bào)告不相符的現(xiàn)象。

導(dǎo)致不符的原因主要有以下幾個(gè)類型：①申請(qǐng)認(rèn)證備案時(shí)，列舉數(shù)個(gè)相同功能的零部件，但是備案時(shí)不全，生產(chǎn)過程中混用了未備案的零部件。②生產(chǎn)途中，設(shè)計(jì)變更，更改了零部件的規(guī)格或型號(hào)，未及時(shí)申請(qǐng)零部件的備案變更。③零部件供應(yīng)商進(jìn)行了變更，未通知整機(jī)生產(chǎn)廠家去更新相應(yīng)的認(rèn)證報(bào)告。針對(duì)上述情況，生產(chǎn)廠家應(yīng)加強(qiáng)認(rèn)證和產(chǎn)品一致性的管理工作，在新品或者產(chǎn)品變更時(shí)，及時(shí)進(jìn)行備案更新。將零部件與認(rèn)證報(bào)告的核對(duì)納入到日常的來料和生產(chǎn)制程的檢驗(yàn)中。對(duì)于零部件供應(yīng)商，應(yīng)加強(qiáng)管理，通過采購(gòu)合同等多種途徑，明確規(guī)格要求，保證零部件的一致性。

3 總結(jié)和建議

綜上所述，由于競(jìng)爭(zhēng)激烈，工廠技術(shù)水平，質(zhì)量管控能力參差不齊，部分企業(yè)生產(chǎn)的電暖器，一些問題仍然不時(shí)發(fā)生，對(duì)常見的一些問題，進(jìn)行了分析解讀，并提出來了具體的一些方案。為提高產(chǎn)品的安全性和可靠性，對(duì)于電暖器生產(chǎn)企業(yè)，提出如下建議：

1）提高企業(yè)人員的質(zhì)量意識(shí)

質(zhì)量意識(shí)是一個(gè)企業(yè)從領(lǐng)導(dǎo)決策層到一線員工對(duì)質(zhì)量和質(zhì)量工作的認(rèn)識(shí)和理解程度，決定了企業(yè)人員的質(zhì)量態(tài)度和行為取向。良好的質(zhì)量意識(shí)，為生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品奠定了思想基礎(chǔ)。對(duì)于管理層，特別是在價(jià)格戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)激烈的大環(huán)境下，良好的質(zhì)量意識(shí)，有助于做出正確的決策，避免采取使用劣質(zhì)原材料，減少質(zhì)量管理的投入等手段進(jìn)行降本。對(duì)于基層管理者和一線員工，可通過加強(qiáng)培訓(xùn)和完善激勵(lì)機(jī)制等多種手段，提高人員的質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任心，從而有助于規(guī)范其質(zhì)量行為，尤其是在發(fā)生異常情況時(shí)，員工仍能保有正面的質(zhì)量態(tài)度進(jìn)行生產(chǎn)工作。

2）加強(qiáng)技術(shù)人員的對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解

企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)和提升研發(fā)設(shè)計(jì)等技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)和技能，充分理解產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和要求。通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，識(shí)別出潛在的風(fēng)險(xiǎn)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)階段，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選用，零部件的選型上，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，杜絕或減少設(shè)計(jì)缺陷和原材料的缺陷，保證產(chǎn)品的安全性，可靠性。

3）加強(qiáng)企業(yè)質(zhì)量管理體系的建立和運(yùn)行

企業(yè)的質(zhì)量管理體系文件，應(yīng)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如ISO 9001，并結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行編制建立，切不可機(jī)械照搬，缺乏實(shí)際操作性，造成落實(shí)困難?；陲L(fēng)險(xiǎn)思維，對(duì)生產(chǎn)中涉及到的關(guān)鍵工序和重要控制點(diǎn)，如來料，制造過程的關(guān)鍵工序，制定和實(shí)施相應(yīng)的控制文件。通過文件化的控制程序，指導(dǎo)各個(gè)過程的操作和規(guī)范相應(yīng)的工藝方法，減小對(duì)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的依賴。在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中，通過培訓(xùn)，考核，激勵(lì)等多種措施，確保質(zhì)量管理體系的落實(shí)和長(zhǎng)效運(yùn)行，從而避免生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品，以保障消費(fèi)者的生命財(cái)產(chǎn)安全。